Созданные ответы форума
-
Сообщения
-
Статья Л.Н.Гудимовой действительно интересна (см. вложенный файл). Но, на мой взгляд, интерес этот скорее теоретический, чем практический. Не считаю себя достаточно компетентным в структурном анализе механизмов, чтобы вмешиваться в научную дискуссию о преимуществах и недостатках различных методов формального анализа. Для практических целей, меня вполне устраивает приведенный Л.Н.Решетовым метод мысленной сборки, который, при определенном навыке, позволяет оценивать механизмы на наличие избыточных связей без каких-либо формул. Мне кажется, для нашего машиностроения было бы очень полезно широкое внедрение в практику тех конструктивных решений, которые уже созданы Л.Н.Решетовым, а также его учениками и последователями.
Доброго дня!
Итак,если кому интересно,остановился на следующей схеме , предложенной мне уважаемым Даниилом Добжинским.
Андрий, не нужно мне приписывать то, что я Вам не советовал. Нужно попробовать комбинацию квадратного рельса с гладкими (бочкообразными с большим радиусом кривизны) роликами и круглого рельса с V-образными роликами. При этом боковые ролики на квадратном рельсе не нужны (Это были бы избыточные связи — боковые ролики нужны только при обоих плоских рельсах с безребордными опорными роликами). Скорее всего, все будет нормально и никаких мер по удержанию портала от отрыва вверх принимать не потребуется. Ведь на старых рельсах отрыва не происходило, то есть вес портала был достаточен, чтобы преодолеть вертикальную отрывающую силу. Да и сила эта была не велика — это сила, возникающая на пиле, вращающейся в вертикальной плоскости, причем только в случае попутного пиления. При встречном пилении эта сила направлена вниз. У меня были и остаются сомнения насчет отрыва портала в связи с тем, что обе пилы дают существенную горизонтальную силу, равную усилию подачи. А поскольку результирующая горизонтальных сил на пилах смещена относительно усилия подачи (усилия в тяговой цепи, находящейся сбоку от одного из рельсов), образуется крутящий момент в горизонтальной плоскости, стремящийся развернуть портал в горизонтальной плоскости. Когда у Вас оба рельса были плоские, то это разворачивающий момент воспринимался боковыми роликами. А здесь, он будет восприниматься V-образными роликами, Вот тут-то и возникает опасность подъема портала и сброса его с рельсов. Это может произойти из-за силового взаимодействия наклонного буртика V-образного ролика с цилиндрическим рельсом (взаимодействие цилиндра с наклонной плоскостью). Однако, скорее всего, веса портала будет достаточно, чтобы опасности его подъема на V-образных роликах не было. Еще лучше будет, если Вы, как собирались, сделаете механизм подачи с двумя уравновешенными цепями по обеим сторонам рельсов.
Еще я Вам советовал на квадратном рельсе ставить один опорный ролик. Но для этого нужно тщательно найти оптимальной место для него (так, чтобы результирующая вертикальных сил не выходила за пределы треугольного опорного контура. Это сделать не просто. Поэтому сделайте 4 ролика — по два на каждом рельсе, но при этом нужно очень тщательно выверять их положение по высоте.-
Этот ответ был изменен 7 года/лет, 4 мес. назад от
Д.Д..
Одним из пагубных последствий всеобщей автомобилизации стал повсеместный отказ от УЖД – узкоколейных железных дорог. Удивительным образом, этот отказ и последующее уничтожение соответствующей инфраструктуры состоялись без какого бы то ни было экономического обоснования.
Кому интересно, могут просмотреть две темы обсуждения на форуме железнодорожного портала «Паровоз ИС»:Причины стагнации УЖД
http://www.parovoz.com/phpBB2/viewtopic.php?f=4&t=193Экономика и перспективы 2:
http://www.parovoz.com/phpBB2/viewtopic.php?f=4&t=973Привожу здесь лишь один фрагмент своего сообщения в одной из этих тем:
В свое время я долго, упорно и безуспешно искал объективное обоснование замены УЖД в лесу на автотранспорт. Наконец нашел книжку «Основные направления технического прогресса лесной и деревообрабатывающей промышленности» (Изд-во «Лесная промышленность», 1974 г.). Ну, думаю, тут-то ученые авторы – зубры в своей отрасли, мне все объяснят и обоснуют. В соответствующем разделе читаю:
«Правильный выбор транспортного освоения лесосырьевой базы в основном предопределяет экономическую эффективность лесозаготовительного производства. Здесь мы рассмотрим лишь безрельсовый лесовозный транспорт, получивший в последнее время опережающее развитие». И ВСЁ !!! Ни одной цифры, ни одного сравнения качественных показателей, ровным счетом – ничего! Далее авторы проявляют просто чудеса эквилибристики. Сначала сами описывают все затруднения, встречаемые автомобилем в лесу, из чего, казалось бы, логичен вывод о полной его непригодности. Так нет же, — предлагается целый ряд мер как эти в принципе непреодолимые трудности сгладить.
По-моему, это показательный пример разгильдяйства на уровне людей, определявших техническую политику целой отрасли. Сначала принимается как данность непомерно затратная концепция, а потом развивается бурная деятельность по снижению издержек в рамках этой же концепции на несколько процентов, а чаще – на мифические доли процентов. При этом реально существующая альтернатива просто-напросто игнорируется без какого-либо обоснования.-
Этот ответ был изменен 7 года/лет, 4 мес. назад от
В сети нашелся отклик на один из сюжетов раздела «Неподвижные соединения» основной статьи сайта. По-моему, это хороший практический пример, демонстрирующий пагубность избыточных связей во всевозможных системах с жесткими трубопроводами:
http://avtokran-vopros-otvet.blogspot.ru/2010/08/blog-post.html
В предыдущем сообщении речь шла о хоть как-то обоснованных возражениях. К сожалению в большинстве случаев оппоненты не утруждают себя какими бы то ни было обоснованиями, а ссылаются либо на свой практический опыт, либо на «здравый смысл». Ниже приведен мой ответ одному такому оппоненту. Текст самого критика утрачен вместе с прежним форумом, но по ответам можно понять, каковы были его доводы.
Поскольку ваши замечания, изложенные снисходительно-покровительственным тоном, касаются самых разных разделов сайта, вынужден ответить по всем вашим пунктам:1. Как Вы думаете, производители автомобильных силовых агрегатов (двигатель + КП), которые в свое время ушли от четырехточечного крепления и ставят свои изделия на три точки, не знают о «свойстве деформироваться и распределять усилия от крепления более-менее равномерно»? Ведь у них там резиновые подушки стоят, которые куда легче деформируются, чем «металлопрокат из низкоуглеродистых сталей». Видимо, есть, все-таки, что-то привлекательное в самоустанавливающейся схеме. Что именно повторять не буду, — все изложено в основной статьей. А то, что производители редукторов и т. п. упорно продолжают применять статически неопределимую схему крепления своих изделий, это их проблема. Из-за которой на практике бывает даже случаи отламывания крепежных лап и поломки корпусов.
Посмотрите ссылку в моем сообщении в этой теме от 6 декабря 2011 г. Там не мною приведен сугубо практический пример того, что происходит при неправильном креплении из-за какой-то трубки, которая, надо полагать, сделана из «низкоуглеродистой стали».
(здесь имелась ввиду заметка, которую можно найти по ссылке: http://avtokran-vopros-otvet.blogspot.ru/2010/08/blog-post.html ).2. Что происходит «с механизмом, в котором установлена красивая прямозубая шестерня….», можно узнать из книги Л.Н, Решетова. Вот соответствующая картинка и цитата из этой книги:
«Хорошую конструкцию шлицевой пары IV5 предложил А.И. Беляев, авт. свидет. №205060 (Рис. 6.7). Соединение венца со ступицей он выполнил с помощью бочкообразных роликов, использовав ролики от сферических роликоподшипников.
Результат испытания тепловозного привода с такой шлицевой парой положительный — прекратился шум. После стендового испытания, соответствующего пробегу локомотива 250 тысяч километров, поверхность зубьев стала зеркальной. Износа нет. Работающая вместе с испытуемой старая передача (в замкнутой схеме) сильно шумела и имела значительный износ».
От себя добавлю, что подобная же шестерня со стопорными кольцами, об истирании которых Вы советуете задуматься, также себя хорошо проявила на практике. Чтобы эти кольца из рояльной проволоки истерлись, нужны серьезные осевые нагрузки на шестерне, которых здесь попросту нет.Что касается сюжета со щековой дробилкой, то Вы просто невнимательно его читали. Ведь в «новомодные распорные плиты» там просто добавлены точно такие «старомодные» сопряжения, какие уже есть на этой же дробилки и на которые уже лет так 120 воздействуют те же «песок и пыль». Было четыре таких пары, стало шесть. В чем тут катастрофа?
3. Тут возражений нет. Вообще не понятно, причем тут проблема самоустанавливаемости.
4. Площадь опоры ни на сколько не уменьшилась, скорее всего, она возросла. Площадь реального контакта двух плоскостей при статически неопределимой схеме всегда много меньше номинальной. Во всяком случае, легко «заметить», что площадь опоры на «красивой паре шайбочек со сферическими поверхностями» никак не меньше площадей контакта гайки и головки болта в этом же соединении. Разве болты и гайки при правильной расчетной затяжке «Вдавливаются в деталь и основание»?
Наконец, о вашем «простом примере из жизни». По вашей логике, давно пора разогнать всех инженеров-проектировщиков и оставить одних механиков-практиков. Разве что-нибудь мешает инженеру-проектировщику быть практиком? Думаю, что оторванный от практики проектировщик и сам на своем месте долго не продержится.
-
Этот ответ был изменен 8 года/лет, 1 месяц назад от
В статье упоминаются грандиозные конные упряжки по 28 лошадей. Оказывается, бывали упряжки и побольше. Вот фото, заимствованное на сайте http://www.oposter.ru (зерноуборочный комбайн WALLA WALLA, штат Вашингтон, США, 1902 г.):
Еще фото с сайта http://www.agrometr.ua
-
Этот ответ был изменен 8 года/лет, 1 месяц назад от
На фото, сделанном в одном из швейцарских музеев, стенд на котором количество маленьких велосипедистов в правой и левой частях поля соответствует затратам энергии на перевозку пассажиров на легковом автомобиле и в железнодорожном вагоне, соответственно:
-
Этот ответ был изменен 8 года/лет, 1 месяц назад от
В наше время проблемы всеобщей автомобилизации у всех на слуху. Огромное большинство людей требует от своих правительств улучшать условия автомобильного движения и облегчать жизнь автомобилистов.
Между тем, с чисто технической точки зрения, автомобиль во всем мире получил совершенно несоразмерное своим качествам распространение. И давно следовало бы дать этому распространению задний ход.
Это явно следует из сравнения автомобиля с рельсовым транспортом.
В пользу рельсов свидетельствуют два сугубо технических фактора:
— Стальное колесо по стальному рельсу катить гораздо легче, чем резиновое по асфальту (разница от 6 до 12 раз).
— Через стальное колесо, рельс и шпалу можно передать на грунт гораздо большую нагрузку, чем через резиновое колесо, дорожную одежду и ее основание. Кроме того, щебеночное, гравийное или песчаное основание рельсового пути почти не подвержено пучению, связанному с сезонными колебаниями влажности и температуры.
Первый из этих факторов действует повсеместно, а второй особенно важен для таких географических зон, в каких находится большая часть России. Достаточно сказать, что во многих наших регионах грузовое движение по автодорогам закрывается на срок до трех месяцев году в силу действия второго фактора.
В пользу автотранспорта действует только один технический фактор. Сцепление резинового колеса с дорогой гораздо лучше, чем у стального колеса с рельсом. Поэтому на автодорогах допускаются значительно больший уклон, чем на рельсовом пути. Отсюда большие объемы земляных работ и соответствующе затраты на нивелировку пути при прокладке железной дороги в холмистой или горной местности. Тогда как автодорога во многих случаях может просто копировать естественный рельеф. Однако этот фактор существенно изменился со времен начала конкуренции железных и автомобильных дорог. У рельсов появились технические возможности значительного увеличения допустимых уклонов, а для автодорог современные стандарты предписывают существенно меньшие уклоны, чем это было лет пятьдесят назад.
Очевидно, что непомерное развитие автотранспорта связано вовсе не с его техническими достоинствами, а с такими субъективными факторами как свойства человеческой натуры. Есть факты, наглядно показывающие, что эти свойства были в свое время (начиная с двадцатых годов прошлого века) умело использованы в собственных интересах крупнейшими производителями автомобилей. Коротко говоря, то, что мы сейчас имеем это результаты недобросовестной конкуренции.
Рано или поздно придется менять ситуацию и отдавать преимущество действительно эффективным видам транспорта.
Тема слишком обширна, чтобы я мог обосновать эти свои утверждения в одной небольшой заметке. Надеюсь, что смогу это сделать в ходе обсуждения на форуме, к которому приглашаю всех желающих.Здесь два первых абзаца, это сообщения одного из участников прежнего форума, а остальное – мой ответ на эти сообщения
Далее по грузовой тележке с четырьмя колёсами. Если Вам удастся достать вертикальную нивелировку моста крана (главных балок), то можете увидеть, что схема строительного подъёма частенько имеет вид волны. И не одной, а нескольких. То есть, грубо говоря, как будто автомобиль едет по грунтовке, переваливаясь. И как решить, какое колесо должно быть «гибким»?
И кстати, двухребордные колёса на грузовой тележке стоят только у интенсивно эксплуатаирующихся кранов, у которых рама тележки мощная. Но у 60-70% кранов колёса тележки имеют именно одну реборду (внутреннюю) и коническую поверхность катания. Так что самоустанавиливаемость в этом смысле обеспечена. Но и она иногда не спасет от трещин в металлоконструкции тележки вызванного перекосом из-за волн на мосту крана.
Видимо, ранее я нечетко формулировал недостатки традиционной ходовой части грузовых тележек. Отсюда и вопросы Андрея Владимировича. А сейчас, когда попытался сделать это более точно, обнаружил, что ситуация еще хуже, чем я ранее предполагал. Мне казалось, что из-за неровностей рельсов и неточностей самой тележки, в каждый отдельный момент серьезную нагрузку несут только три колеса из четырех. А оказалось, что при жесткой ходовой части о серьезной нагрузке можно говорить только для двух колес из четырех, причем это факт даже для идеальной точности тележки и рельсов.
Чтобы разобраться в этом, рассмотрим пример из другой оперы, — подъем прямоугольной плиты с помощью четырехветвьевого стропа. Схематично это выглядит примерно так:
Ветви 1, 2 и 3 натянуты, а ветвь 4 провисает. Это происходит необязательно потому, что ветвь стропа 4 несколько длиннее остальных. Даже если длина всех ветвей стропа строго одинакова, но фактический центр тяжести плиты хотя бы немного смещен относительно геометрического центра тяжести, как это показано на рисунке, ветвь 4 провисает. При этом ветвь 2 натянута, но очень слабо (пропорционально смещению фактического центра тяжести от геометрического). Почти вся тяжесть плиты приходится примерно поровну на ветви 1 и 3. Именно поэтому бывший Госгортехнадзор предписывает при расчете таких стропов исходить из того, что весь груз распределяется между двумя из четырех ветвей стропа.
Ситуацию можно кардинально изменить, если ветви 3 и 4 заменить одной ветвью 5, соединенной с верхним кольцом через уравнительный блок, как это показано на следующем рисунке:
Здесь работают и примерно одинаково нагружены все ветви стропа. То есть расчетная нагрузка на каждую ветвь уменьшилась практически в два раза.
На мой взгляд, есть полная аналогия поведения ходовой части жесткой четырехколесной тележки и простого четырехветвьевого стропа. То есть, даже при идеально ровных рельсах и идеально точной тележке, но с хотя бы немного смещенным центром тяжести, практически весь груз тележки несут на себе какие-то два колеса из четырех, еще одно колесо нагружено в малой степени, а четверное либо висит в воздухе, либо контактирует с рельсом без нагрузки.
Поскольку рама реальной тележки не абсолютно жесткая, на идеально ровных рельсах распределение нагрузки между колесами более равномерно за счет деформаций этой рамы. Но неизбежные неровности рельсов (в том числе и из-за «волн» строительного подъема, о которых говорит Андрей Владимирович) и неточности рамы приводят к тому, что основную нагрузку всегда несут какие-то два колеса из четырех.
Одноребордные колеса с коническими поверхностями качения действительно не спасают от появления трещин и т.п., поскольку они сами по себе не обеспечивают полной самоустанавливаемости тележки, а устраняют лишь часть избыточных связей, а именно те из них, которые проявляют себя при изменениях колеи рельсов. Для полной самоустанавливаемости нужно принять меры к выравниванию нагрузки на колеса. Например, установить два колеса из четырех на балансир, соединенный с рамой тележки, как это схематично показано здесь:
По моему, здесь просматривается полная аналогия со вторым вариантом стропа с уравнительным блоком, роль которого здесь играет балансир (на стропе также можно вместо блока установить балансир между ветвями 3 и 4). При любых реальных неровностях рельсов и отклонениях от точности рамы тележки равномерное распределение нагрузки между всеми колесами гарантировано.
Здесь тележка с балансиром показана сугубо схематично. На самом деле, на балансир следует ставить не независимые колеса на консольных осях, а колесную пару, то есть два колеса жестко связанные одной осью.
Полагаю, что гарантированное уменьшение расчетной (она же фактическая) нагрузки на ходовое колесо в два раза и устранение «лишних» и трудноучитываемых нагрузок на раму стоит того, чтобы пойти на относительно небольшое усложнение конструкции тележки.На прежнем форуме я утверждал, что почти все грузовые тележки на мостовых кранах (исключая некоторые тельферы на кран-балках) сделаны неправильно и следовало бы два из четырех ходовых колес соединять с рамой тележки посредством балансира. Такое решение обеспечило бы равномерное распределение нагрузки на колеса и в несколько раз повысило бы ресурс подшипников этих колес, при прочих равных условиях. В сообщениях других участников, высказывались сомнения на этот счет. Ответ на эти сомнения будет дан в следующем посте. А здесь приведу две цитаты, показывающие, на мой взгляд, что ситуация с распределением нагрузки между четырьмя колесами тележки в учебной литературе описывается неверно.
Вот цитата из учебника (Курсовое проектирование грузоподъемных машин. Под редакцией С.А.Казака, М. Высшая школа. 1989, стр. 36):«Определение статических нагрузок на ходовые колеса. Ходовые колеса тележки. Максимальную (в груженом состоянии) и минимальную (в порожнем состоянии) статические нагрузки на ходовое колесо тележки (Рст.max и Рст.min) следует определять с учетом коэффициента неравномерности нагружения колес: в груженом состоянии умножать на 1,1; в порожнем состоянии – на 0,9.»
О неравномерности нагрузки в груженом состоянии можно спорить (по-моему в этом случае значение коэффициента нужно принимать ближе к 2, а не к 1), но при порожнем состоянии определенно следует умножать не на 0,9, а на 0,0.
В пользу этого утверждения говорит очевидность ситуации, но можно привести еще одну цитату, на этот раз из статьи А.Л.Костюкевича «Анализ нагрузок воздействующих на ходовые колеса мостовых кранов»
http://www.uran.donetsk.ua/~masters/2014/fimm/kostiukevych/library/article3.htm«Приведенные ниже зависимости для максимальных нагрузок на колеса получены для абсолютно жестких конструкций без учета погрешности изготовления и монтажа рам тележек или мостов кранов, а также состояния рельсовых путей, когда наличие зазора между рельсом и одной из опор ненагруженного крана относится к обычным явлениям.»
На мой взгляд, А.Л.Костюкевич совершенно прав, когда говорит об «обычном явлении», но его собственные изыскания зависимостей для максимальных нагрузок «без учета ….», очень далеки от реальной картины нагрузок.
-
Этот ответ был изменен 8 года/лет, 1 месяц назад от
-
Этот ответ был изменен 8 года/лет, 1 месяц назад от
-
Этот ответ был изменен 8 года/лет, 1 месяц назад от
-
Этот ответ был изменен 8 года/лет, 1 месяц назад от
-
Этот ответ был изменен 8 года/лет, 1 месяц назад от
-
Этот ответ был изменен 7 года/лет, 10 мес. назад от
-
Этот ответ был изменен 6 года/лет, 1 месяц назад от
Ниже приведен мой ответ на несколько сообщений других участников прежнего форума по-поводу поведения предлагаемой конструкции кран-балки при ее перекосе на рельсах.
Частое упоминание здесь преимущества «жестких» мостовых и козловых кранов в отношении нагрузок от перекоса заставило внимательнее присмотреться к этому тезису и у меня получилось, что преимущества-то и нет.
Рассмотрим, как ведут себя две конструктивные схемы кран-балки при перекосе в прочих равных условиях. Слева показана классическая «жесткая» конструкция, а справа – предложенная мною в основной статье самоустанавливающаяся схема:
Для жесткой схемы возможны два варианта реагирования металлоконструкции крана на перекос. Первый – когда момент, перекашивающий (разворачивающий) мост, компенсируется реакциями R1 и R2, приложенными к колесам, стоящим на одном рельсе. На рисунке ниже показаны расчетная схема нагружения и эпюра изгибающих моментов для такого случая:
Во втором возможном случае такой же перекашивающий момент компенсируется такими же по величине реакциями, но приложенными к колесам, стоящим на разных рельсах:
В этом втором случае изгибающий момент в узле примыкания пролетной балки к концевой в два раза меньше, чем в первом. Однако, вероятность этих двух случаев примерно одинакова и прочностной расчет должен делаться по первому варианту нагружения.
Для самоустанавливающейся конструкции возможен только один случай:
Здесь изгибную нагрузку испытывает только левая часть составного моста и эта нагрузка аналогична первому случаю нагружения «жесткого» моста. Таким образом, преимущество статически неопределимой конструкции в отношении нагрузок от перекоса, на мой взгляд, отсутствует.
Только теоретически возможна ситуация, когда компенсирующие реакции приложены ко всем четырем колесам. Но, во первых, такая ситуация возможна только для идеально точного крана на идеально точных подкрановых путях, то есть она нереальна, а во вторых, в этой идеальной ситуации изгибающий момент в узле примыкания пролетной балки к концевой не будет меньше, чем во втором рассмотренном случае для жесткого моста.
Сходные расчетные схемы можно построить и для двухбалочных мостов и для козловых кранов. Вывод будет аналогичным. Здесь, кстати, и ответ на вопрос коллеги Андрея Владимировича, по поводу ситуации, когда козловой кран перемещается одним механизмом передвижения, установленным на «гибкой» ноге. В описанной им аварийной ситуации между «нормальным» и «жестким» козловыми кранами, нет разницы в отношении нагрузок на металлоконструкции и их деформаций. В обоих случаях нагрузки будут очень большими и этой ситуации нужно избегать, то есть аварийный кран следует как-то буксировать с расторможенными обоими механизмами передвижения (например, с помощью лебедки). Строго говоря, «гибкая» нога козлового крана, освобождает его только от неприятностей, вызванных изменениями колеи подкрановых путей. Поскольку на такой ноге в реальности чаще всего в сопряжении с пролетным строением никакого шарнира нет, а если и есть, то это шарнир цилиндрический, «гибкая» нога может испытывать «перекосные» нагрузки, так же как и жесткая. Для их устранения нужна полностью самоустанавливающаяся конструкция, каковую мне в козловых кранах пока встречать не доводилось.В сети нашлось заявление о «единственной в мире» конструкции направляющих качения, компенсирующей неточности изготовления и монтажа:
Конструкция эта, конечно, не единственная в мире, тем более для «линейного перемещения» вообще, а не для рельсовых направляющих качения. Но пока это единственная фирма, которая явным образом заявляет о наличии проблем с неточностями изготовления и монтажа направляющих. Во всяком случае, мне такое заявление попадается впервые. Прочие фирмы делают вид, что проблем вообще никаких нет.
С удовлетворением отмечаю, что в этом тексте, другими словами, но проводится та же мысль, что я пытаюсь обосновать на этом сайте: В правильной конструкции в полном смысле направляющим должен быть только один рельс из двух. Второй должен быть лишь «поддерживающим».Ниже приведен мой ответ на несколько сообщений участников прежнего форума по-поводу работы кареток рельсовых направляющих качения.
Видимо, я нечетко выражаю свои доводы словами. Попробую снабдить эти доводы картинками.
Считаю, что при сегодняшнем состоянии дел с рельсовыми направляющими качения наиболее оптимально работает только система с единственной кареткой (приборный столик и т. п.).
Давайте посмотрим, как работает такая каретка, условно показанная на нескольких следующих рисунках. Изображение условное и упрощенное – считаем, что работают шарики в двух рядах, в каждом из которых их стоит по 7 штук. Считаем, что зазоры между шариками каретки и рельсом нулевые.
Если к каретке, точно по ее центру, приложена вертикальная нагрузка, с некоторой натяжкой можно считать, что воспринимать эту нагрузку будут поровну все 14 шариков:
Если к каретке приложена горизонтальная нагрузка посередине ее длины и на уровне оси канавок для шариков, то ее воспринимают поровну 7 шариков в одном из двух рядов:
Это два самых благоприятных случая нагружения такой «одинокой» каретки, когда нагрузка распределяется равномерно между некоторым числом тел качения. Понятно, что первый случай в два раза благоприятнее второго. Понятно также, что именно этим двум случаям соответствует «номинальная нагрузочная способность» и «номинальная жесткость», которую заявляют производители кареток и рельсов.
Во всех других случаях приложения нагрузки ситуация с нагрузкой на шарики существенно хуже. Если сила смещена от середины каретки, нагрузка на шарики будет явно неравномерной. Только давайте не будем мудрить с необходимостью рассматривать «сложную модель нагружения упругих тел качения на упругом основании» и т. п. Примем модель попроще, для которой эти картинки достаточно достоверны:
Если к каретке приложен «аккуратный» крутящий момент (момент от пары сил, приложенный к центру каретки, нагрузку поровну несут всего два шарика:
А если этот курящий момент не «аккуратный», а вызван силой, приложенной вне опорного контура каретки, ситуация еще хуже: работают всего два шарика, причем на одном из них нагрузка превышает внешнюю силу:
Понятно, что в трех последних случаях нагрузочная способность и жесткость пары каретка-рельс существенно (иногда в разы) меньше номинальных значений.
А теперь посмотрим, как работает система, составленная из четырех жестко соединенных между собой кареток, установленных на двух рельсах. В смысле распределения нагрузок по телам качения эта система работает точно также, как и «одинокая» каретка. Покажу только один случай, в котором работают всего два шарика, находящиеся в разных каретках:
То, что каретки теряют свою нагрузочную способность при их жестком соединении между собой, признают сами их производители. Так для двух «жестких» кареток на одном рельсе снижение составляет порядка 20%. И чем больше кареток и рельсов, тем больше снижение нагрузочной способности и, соответственно, жесткости.
Отметим, что в начале рассмотрения мы приняли зазоры в каретках нулевыми. На самом деле нулевой зазор или предварительный натяг возможен только в «одинокой» каретке. А в жесткой системе из нескольких кареток обязательно должен присутствовать какой-то зазор, иначе система просто не соберется.
А теперь посмотрим на каретку, соответствующую рисунку 3.2.18 в основной статье:
Это каретка со сферической опорной поверхностью на корпусе, причем центр этой сферы совпадает с осями симметрии канавок для шариков. Будь такая каретка «одинокой» или она входит в систему из четырех таких кареток, — к ней можно приложить только такую же нагрузку, какая показана на двух первых рисунках для «жесткой» каретки. Поэтому в качестве «одинокой» каретки ее использовать нельзя (она не воспринимает крутящие моменты и несимметрично приложенные силы). Но в составе системы из двух рельсов и четырех кареток соединенных между собой по предлагаемой мною схеме, такая каретка имеет большое преимущество.
В такой системе внешняя нагрузка может распределяться неравномерно между каретками, но внутри каждой из четырех кареток в любом случае работают и равномерно нагружены не менее семи шариков и исключены случаи, когда работают всего 2 шарика из 14 или всего 2 из 56.
Кроме того, такие каретки могут нормально работать с нулевым зазором или с предварительным натягом независимо от точности взаимного положения двух рельсов.
Таким образом, предлагаемая конструкция с двумя рельсами и четырьмя каретками всегда имеет большую нагрузочную способность и жесткость, по сравнению с системой из двух рельсов и четырех жестко соединенных между собой кареток. В некоторых случаях эти показатели могут быть в несколько раз лучше, чем у жесткой системы кареток. (Естественно, это справедливо для правильно спроектированных дополнительных звеньев).
Конечно, можно, как советует коллега P. Repod, работать над конструкцией самих направляющих, – оптимизировать их жесткость в разных плоскостях и т.д. Но ведь это путь, способный дать лишь какое-то малозначимое улучшение и то весьма сомнительное. Ведь любое уменьшение жесткости рельсов, это ущерб для основной идеи таких направляющих.Наконец, приведу еще один довод в пользу своего предложения. Всем известна система СПИД (Станок, Приспособление, Инструмент, Деталь). Никто еще не оспорил правило, предписывающее крепить деталь в приспособлении по статически определимой схеме. Полагаю, что для обеспечения приемлемой точности обработки в этой системе не только деталь и приспособление, но все составляющие должны взаимодействовать между собой по статически определимым схемам, то есть инструмент должен двигаться относительно детали с помощью статически определимого механизма, каковой и предложен в основной статье.
Попросил приятеля, хорошо знакомого с принципом самустанавливаемости, просмотреть здешний спор по омскому колесу обозрения. И получил примерно такой комментарий:
«Все правильно, — твоя схема работает. Но не надейся, что кто-то воспримет ее «на ура» и будет применять.
Ты сам делал подобные вещи, и они тебе привычны. А тому, кто увидел подобную схему в первый раз, скорее всего, она покажется схемой «опор» избушки на курьих ножках. Для непривычного глаза твои опорные узлы, то бишь «курьи ножки», кажутся неустойчивыми.
И ссылки на твой собственный опыт не помогут. Нужна ссылка на чей-то чужой авторитетный опыт».
Похоже, мой приятель прав. Если бы я сам увидел эту схему в первый раз, скорее всего, первая мысль была бы именно о курьих ножках.
Стал искать чужой опыт. Перечитал раздел «неподвижные соединения» в книге Л.Н.Решетова «Самоустанавливающиеся механизмы». И в очередной раз убедился в ценности этого замечательного практического пособия для конструкторов-механиков. Пример, на который я раньше не обращал внимания, нашелся в области авиастроения. Вот картинка, взятая Л.Н.Решетовым из книги М.Н.Шульженко «Конструкция самолетов» (М. Машиностроение, 1971):
Это узел разъемного крепления крыла к фюзеляжу (центроплану) самолета. На картинке я добавил только буквы и стрелки, выделенные красным цветом. Из трех узлов крепления, два (А и В) полностью совпадают с узлами (А и В) схемы, предложенной для опор колес обозрения. Третий узел (вверху справа), это цилиндрический шарнир. Не вдаваясь в детали, скажу, что самоустанавливаемость (строго говоря, неполная) здесь обеспечивается определенной ориентацией шарниров узлов крепления и наличием осевого зазора в цилиндрическом шарнире. Видимо, это рационально для самолета, где обеспечиваемый уровень точности взаимного положения узлов несравнимо выше, чем в строительных конструкциях. В моей схеме вместо этого третьего узла стоит серьга с двумя сферическими шарнирами (узел Б). Этим обеспечивается полная самоустанавливаемость и в тоже время необходимая жесткость при значительных отклонениях взаимного положения узлов, измеряемых сантиметрами. Но сейчас не об этом. На приведенной «самолетной» картинке, четко видна одна «куриная ножка» — узел В. И все это нормально работает.
Надеюсь, никто не скажет, что соединение крыла с фюзеляжем самолета менее ответственно, чем соединение опор колеса обозрения с фундаментом.Я тут написал, что больше ничего конкретно для имярек считать не буду. Но не для него, а для молчаливых наблюдателей этой «игры в одни ворота» изложу простенькое «ТЭО» (технико-экономическое обоснование), о котором он так хлопочет. Тем более, что это сделать не трудно.
Есть такое понятие – средняя цена металлоконструкций. При желании, можно узнать среднюю цену по стране, по региону и по отдельному предприятию.
Вот первое, что попалось в сети:
Замечу, что здесь указан уровень доли мехобработки. Иначе говоря, в изготовлении конструкций участвуют не только слесари-котельщики, но и станочники, то есть представители машиностроения.
Но для нашего «ТЭО» важна даже не уровень этой цены, а тот факт, что она существует.
В нашем случае, большая часть конструкций остается неизменной (колесо и одна из его опор). Меняется только одна из опор, уровень сложности изготовления которой остается прежним или, что вернее, снижается. Масса этой новой опоры составит примерно 2 тонны вместо прежних 4,5 тн. Общая масса конструкций 54 тн. Таким образом, имеем снижение цены на 4,6%.
Я писал: «За ту же цену или дешевле». Так оно и есть. Вот и все ТЭО.-
Этот ответ был изменен 8 года/лет, 1 месяц назад от
-
Этот ответ был изменен 7 года/лет, 4 мес. назад от
